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問題解決發(fā)展的相關(guān)研究方法,1,,兩個車站相距100英里，星期六下午2點兩列火車分別從各自車站相向而行，一列火車每小時時速60英里，另列火車每小時40英里。在火車開出時，有一只鳥在火車前飛行，速度為每小時80英里，鳥以恒定的速度在兩列火車之間來回飛行，問火車相遇時，鳥飛了多少英里？,2,一、問題解決的基本概念,什么是問題 問題是指需要解決的某種疑難。 具體來說就是，當(dāng)一個人希望達(dá)到某一目標(biāo)，但又沒有現(xiàn)成方法可供使用時，這個人所面臨的就是問題。,3,一般來說，問題包括四個方面的內(nèi)容：,1、目標(biāo) 即疑難被解決后的終極狀態(tài)，也成目標(biāo)狀態(tài) 2、已知條件 包括與問題解決相關(guān)聯(lián)的各種已知因素 3、轉(zhuǎn)化狀態(tài)的手段 指解決問題的具體方法 4、障礙 指阻礙目標(biāo)實現(xiàn)的因素,4,什么是問題解決,一個人對所面臨的問題進(jìn)行相關(guān)的思考研究，采取一定的措施，經(jīng)過一系列程序后達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)，就叫做問題解決。 安德森認(rèn)為，問題解決有三個特征： 1、目的指向性 2、操作序列 3、認(rèn)知操作,5,二、問題解決的類型,良好定義的問題：指那些具有完整的初始條件、目標(biāo)狀態(tài)和轉(zhuǎn)換手段的問題。 非良好定義的問題：指形成問題的許多方面都沒有明確的說明。 值得注意的是，良好定義的問題和非良好定義的問題并非絕對分離，它們不是二元變量，而是連續(xù)變量，在某種條件下可以相互轉(zhuǎn)換。,6,三、問題解決的途徑,1、形成問題空間 問題空間就是主體所形成的關(guān)于問題情景的一種內(nèi)在表征，其中包括一切有關(guān)的狀態(tài)和操作。 2、搜尋問題空間的途徑 【1】規(guī)則系統(tǒng)途徑 【2】啟發(fā)式途徑,7,四、問題解決研究方法的變量介紹,,1、因變量 首先，也是運用最多的，在不同條件下，有多少被試解決了問題。 第二種作業(yè)水平的測量：潛伏期，或者說解決問題的時間。 第三種測量的是，在某些問題解決上存在著一種以上的方法時，問題解決的質(zhì)量。,8,2、自變量,最基本的自變量是問題的呈現(xiàn)方式。 呈現(xiàn)方式又有幾種不同的變化手段： 手段之一，我們可以變化解決這一問題所需信息的呈現(xiàn)順序及其重要性； 手段之二，變化無關(guān)信息的呈現(xiàn)量； 另外，有無插圖說明以及插圖的性質(zhì)也有不同效果。,9,,除了與問題的呈現(xiàn)方式有關(guān)的變量外，其他有影響的變量，如在解決問題時是否有時間限制、對解決問題的熟悉程度以及不同類別被試的個體差異等也可以作為自變量。,10,3、控制變量,在以人為被試的實驗中，凡涉及到思維和問題解決的實驗都比其他復(fù)雜，因此必須嚴(yán)格注意控制實驗條件。由于這一領(lǐng)域常使用被試間設(shè)計，所以必須謹(jǐn)慎并確保各種條件下的被試在統(tǒng)計上是相等的，或者通過隨機(jī)分配，或者在IQ等維度上進(jìn)行匹配，盡可能的嚴(yán)格控制無關(guān)變量。,11,五、研究問題解決的方法,中間產(chǎn)品分析法 指在研究個體問題解決能力的時候，并不只是簡單的記錄被試對問題的回答，而是仔細(xì)觀察被試在達(dá)到目標(biāo)的過程中所進(jìn)行的具體加工過程,12,,語詞記錄法 最通常的使用形式是要求被試在解決問題的過程中，大聲說出自己的思考過程。 特 點： 可以較真實的反映被試的思考狀況 減少主觀期待效應(yīng) 適當(dāng)情況下要配合使用回憶記錄,13,,計算機(jī)模擬法 指將人解決問題的過程變成計算機(jī)程序輸入計算機(jī)，再讓計算機(jī)來完成這個過程的方法。 通過計算機(jī)模擬，研究者可以將被試所提供的個別的加工過程整合到一起，假設(shè)一個產(chǎn)生某些問題解決的思想程序，并將此在計算機(jī)上實際運行，如果運行成功，就可以將這個加工程序認(rèn)為是主體解決問題時所運用的方法，但并不能保證這是主體在解決問題是所應(yīng)用的唯一方法，因為達(dá)到同一目標(biāo)的途徑往往不止一條。,14,,盡管計算機(jī)模擬存在著不完善的地方，但其最大優(yōu)點是能給研究者提供主體在解決問題時所進(jìn)行的認(rèn)知加工過程的細(xì)節(jié)性信息和清晰的邏輯步驟。,15,六、問題解決能力研究方法的歷史發(fā)展,心理學(xué)史上有兩種側(cè)重點不同的研究問題解決的基本方法： 自下而上分析（又稱材料驅(qū)動分析） 自上而下的分析（又稱概念驅(qū)動分析）,16,（一）、聯(lián)想主義時期,該時期最早開展實驗研究的心理學(xué)家是桑代克，他把問題解決過程看作一種聯(lián)想學(xué)習(xí)過程，帶有漸進(jìn)性質(zhì)，在學(xué)習(xí)過程中，適宜的聯(lián)系逐漸建立，并通過強(qiáng)化得到鞏固，不適宜的逐漸消退，這種過程具有嘗試—錯誤的方式。,17,實驗范例：,1、迷箱實驗 主要以貓和小雞為對象，我們這里以貓為例。 桑代克根據(jù)實驗要求設(shè)計一只迷箱。這只迷箱需要三個分離的動作才能把門打開：提起門栓，按壓臺板，抓外露的繩索。 開始貓是無意識的、胡亂的亂抓，但當(dāng)偶然碰到那條繩索或拉環(huán)或觸及按鈕時，門就自動打開，然后就用食物予以強(qiáng)化。經(jīng)過幾次反復(fù)。多余的動作減少，最后貓學(xué)會了解決打開門的問題。,18,2、迷津?qū)嶒?以小雞為實驗對象，所用的實驗材料是用圍欄布置的迷津。在實驗時，把小雞放在迷津中心的一個地方，目的要小雞找到引向食物和其他小雞的出路。 實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，小雞的行為和貓走迷箱的行為類似，解決問題屬于嘗試錯誤方式。 不同之處表現(xiàn)在：1、小雞在聯(lián)想方面要遲緩得多，2、小雞解決困難問題的能力較差。,19,,在分析試誤學(xué)習(xí)時，桑代克特別關(guān)注成功。他認(rèn)為似乎是導(dǎo)致成功的正確行為產(chǎn)生了銘記或?qū)W習(xí)效應(yīng)。行為的效果導(dǎo)致成功，而這種效果又在行為中得到鞏固。 這種自下而上研究的歷史影響，在動物學(xué)習(xí)領(lǐng)域中是極其深遠(yuǎn)的，它的重要性也是無可比擬的，而且也遠(yuǎn)大于在思維和問題解決領(lǐng)域中的，因為人類的思維和問題解決側(cè)重比較高水平的概念驅(qū)動過程。,20,（二）格式塔時期,格式塔理論一開始就反對桑代克的聯(lián)想主義和華生的行為主義理論，他們主張從現(xiàn)象學(xué)出發(fā)，以事物的整體結(jié)構(gòu)特性來理解心理，認(rèn)為問題解決過程是一個頓悟過程。,21,實驗范例：,對黑猩猩的研究 柯勒布置了兩種作業(yè)，一種作業(yè)是在房間里放一些木箱，房間的天花板上吊著一串香蕉，觀察黑猩猩能否想辦法取到香蕉。 開始時，黑猩猩試圖采取跳躍的方式取香蕉，但沒有成功。之后黑猩猩在房間里轉(zhuǎn)，突然站到箱子前不動，過一會，他很快把箱子挪到香蕉下面，爬上箱子，取到了香蕉。 另一種作業(yè)是要求黑猩猩連接兩根竹竿，在鐵欄外取到香蕉。最后黑猩猩也能解決問題。,22,,概括來說，柯勒在測驗黑猩猩解決復(fù)雜問題能力中采用了四種問題： 一是迂回問題， 二是利用現(xiàn)成工具問題， 三是動物必須構(gòu)成工具問題才能解決的問題， 四是建筑問題。,23,,通過這些研究，柯勒等人認(rèn)為人類解決問題的過程類似黑猩猩，是一個頓悟過程。 他強(qiáng)調(diào)頓悟在問題解決中的重要性。他自上而下的問題解決實驗強(qiáng)調(diào)對問題結(jié)構(gòu)、計劃和概念屬性表征而不在于試誤。,24,（三）認(rèn)知心理學(xué)時期,認(rèn)知心理學(xué)從信息加工觀點出發(fā)，把人看作是主動的信息加工者，把問題解決過程看作是對問題空間的搜索過程。 他們認(rèn)為問題解決的發(fā)展是循序漸進(jìn)的、與記憶力增長相聯(lián)系的連續(xù)過程，在研究兒童問題解決過程時，他們關(guān)注兒童如何表征問題、解決問題的程序有哪些以及當(dāng)兒童的記憶增加時，這些程序的改變。,25,研究實例：,1、解決天平問題（也叫平衡桿問題 ） 心理學(xué)家常用此實驗來測查兒童解決問題的能力。 西格勒認(rèn)為隨著兒童的發(fā)展，他們會將問題中原先忽略的方面編碼，使得他們能發(fā)展出越來越復(fù)雜的規(guī)則。他的研究取向通過他設(shè)計的實驗得到明確解釋。,26,,其實驗是考察5—17歲兒童使用各種各樣的規(guī)則來解決平衡桿問題。 具體方法：測試時，在每個兒童面前呈現(xiàn)一根在支點上平衡的桿。支點的兩端是等長的橫桿，橫桿可以以支點為中心擺動，在兩端的橫桿上都有等距的間隔，由于被放置在兩端橫桿上的重物的重量以及重物的位置與支點的距離不等，橫桿將向左或右傾斜。在此實驗中，被試的任務(wù)是根據(jù)支點兩側(cè)的重物以及重物到支點間的距離等條件，來判斷橫桿將向哪一側(cè)傾斜。,27,,解決平衡桿任務(wù)主要涉及兩個重要的維度：放在兩端橫桿上重物的重量以及重物到支點的距離。,28,通過觀察，西格勒歸納出兒童在解決平衡桿問題時所應(yīng)用的4條規(guī)則：,規(guī)則一：如果桿兩側(cè)的重量相等時，處于平衡狀態(tài)，重量不等時，向重的一側(cè)傾斜； 規(guī)則二：如果桿某一側(cè)的重量較重，這一側(cè)將向下傾斜，如兩側(cè)重量相等。重物距離支點較遠(yuǎn)的一側(cè)將向下傾斜；,29,,規(guī)則三：如果桿兩側(cè)的重量及重物距支點的距離均等，則處于平衡狀態(tài)；如果兩側(cè)重量相等，但與支點的距離不等，距離較長的那一側(cè)將向下傾斜；如果兩側(cè)重物與支點距離相等，而重量不等，則較重的一側(cè)將向下傾斜；如果兩側(cè)重量以及重物與支點距離均不相等，則出現(xiàn)猜測或混亂； 規(guī)則四：如果桿某一側(cè)的重物較重，但重物與支點距離卻較短；而另一側(cè)的重物雖較輕，但重物與支點的距離卻較長，在這種情況下則需要計算力矩（重量*距離）力矩較大的一側(cè)將向下傾斜。,30,西格勒根據(jù)上述的四個規(guī)則，將天平問題具體化為六個方面：,1、平衡問題：支點兩側(cè)重量以及重物與其的距離均相等 2、重量問題：兩側(cè)重物到支點的距離相等，但重物質(zhì)量不等 3、距離問題：兩側(cè)重物質(zhì)量相等，但到支點的距離不等 4、重量沖突問題：支點一側(cè)重物較重，另一側(cè)較輕，但與支點距離較遠(yuǎn)，這時較重的一側(cè)將向下傾斜,31,,5、距離沖突問題：支點一側(cè)重物較重，另一側(cè)重物與支點距離較遠(yuǎn)，這時較遠(yuǎn)的重物的一側(cè)向下傾斜 6、平衡沖突問題：支點兩側(cè)重物質(zhì)量以及與支點的距離均不相等，但力矩相等，這時處于平衡狀態(tài)。,32,使用不同規(guī)則的兒童在解決上述這六種類型的具體問題時將表現(xiàn)出不同的反映模式：,,33,,1、那些能夠應(yīng)用規(guī)則一的兒童能解決平衡問題、重量問題、重量沖突問題，而不能解決其他類型的問題； 2、能應(yīng)用規(guī)則2的兒童，除了能解決上述的三種問題，還能解決距離問題 3、能夠應(yīng)用規(guī)則3的兒童，不僅能解決前三個問題還能在概率水平33%的可能性上正確解決后三個問題 4、能夠應(yīng)用規(guī)則4的兒童能解決所有問題。,34,2、比例問題,實驗設(shè)計：在第一部分的實驗中，德勞赤要求2-3歲的兒童在一個與真實房間成比例的房間模型中搜尋一個玩具，之后帶這些兒童去真實生活的房間，當(dāng)要求兒童尋找那個玩具時，大于70%的3歲兒童能夠找到，因為他們傾向于在比例模型中發(fā)現(xiàn)玩具的地方找。只有20%的兩歲的兒童成功。,35,,由此可以看出，2歲兒童在理解一個比例模型可以代表真實生活的房間的問題上有困難，他們難以用象征來幫助問題解決。,36,3、輻射問題衍生的類比研究,輻射問題：1945年由鄧克首先使用 具體描述為：假如你是醫(yī)生，面臨著一個胃內(nèi)有惡性腫瘤的病人。在腫瘤上不能動手術(shù)。但是，腫瘤不切除，病人就會立刻死去。有一種輻射能摧毀腫瘤。如果輻射以足夠高的強(qiáng)度立刻到達(dá)腫瘤，腫瘤就會被摧毀。但不幸的是，當(dāng)高強(qiáng)度的輻射經(jīng)過機(jī)體的其他地方時，健康的組織同時也會被摧毀。低輻射強(qiáng)度下，射線對機(jī)體組織無害，但也不能對腫瘤起作用。我們應(yīng)該用什么樣類型的輻射去摧毀腫瘤同時又避免傷害健康的組織呢？,37,,最具創(chuàng)造性和有效性的解決辦法是從不同方面射向腫瘤幾束弱射線，并使他們會聚在一起。每束弱射線不足以傷害機(jī)體其他組織，但聚集在一起又可以摧毀腫瘤。 在這個實驗中，45個被試只有2個提出了這個解決方法。,38,,吉克和霍利約克對問題解決中的類推效應(yīng)產(chǎn)生了濃厚興趣，他們假設(shè)：當(dāng)在輻射問題前先給出一個類似的問題和解決方法時，是否會有更多被試解決這個問題。即是否被試能從第一個問題中抽象出指導(dǎo)原則，然后運用到第二個中去。基于這種想法，吉克和霍利約克提出了其他的“類比故事”，這些類比故事蘊含著高效解決輻射問題的基本原則。,39,指揮官故事,一支坦克部隊的指揮官要向敵軍司令部發(fā)起進(jìn)攻。如果用許多坦克，他贏的機(jī)會很大，但他的部隊必須經(jīng)過又窄又不牢固的僅能通過少數(shù)坦克的橋，因此只能用少數(shù)的坦克發(fā)起襲擊，但易被敵人擊退。為了勝利，這支部隊指揮官制訂了一個讓坦克分別通過每座小橋包圍敵軍司令部的計劃，這樣，所有坦克都能立刻過橋攻擊和占領(lǐng)司令部。,40,,實驗一： 設(shè)計三種情況下的被試對輻射問題的解決：一是被試讀過類似指揮官的故事；二是沒讀過任何故事；三是讀過不相關(guān)的故事。 結(jié)果：條件一下，大約有75%的被試在規(guī)定時間內(nèi)解決了問題，而條件二和三的被試只有10%是用最有效的方法解決問題的。 并且?guī)讉€實驗都得出這樣的結(jié)果。,41,系列實驗二：,讓所有被試都讀類比故事，然后解決輻射問題。 其自變量是： 一有提示條件，在解決問題前告訴一組被試他們要閱讀一故事，并能夠利用此故事作為提示考慮怎樣解決問題。 二無提示條件，主試沒有提示被試剛讀過的故事與即將面臨的問題解決任務(wù)之間存在聯(lián)系。,42,,結(jié)果顯示： 提示條件下，92%的被試做出了正確的解決，而非提示條件下，僅有20%。 這一結(jié)果顯表明，只給出類比是不夠的，還必須引導(dǎo)被試在試圖解決后一問題時要積極利用它。,43,4、功能固著在問題解決中的影響,鄧克的盒子問題 實驗操作： 被試的任務(wù)是把三支小蠟燭安置在與視線相平行的門上。 被試使用的材料被放在桌子上。其中有幾件重要的材料：幾枚大頭釘、幾根火柴、三個火柴盒大小的用紙板做成的盒子以及蠟燭。 問題的解決方法是先把盒子釘?shù)介T上作為平臺，然后再把蠟燭底部融化后黏在紙盒上。,44,,控制條件下，紙盒是空的； 在功能固著條件下，盒子裝著所有的材料，一個盒子裝幾支蠟燭，一個裝圖釘，一個裝火柴； 中性條件下，盒子作為容器但裝的是其他無關(guān)的物品，像紐扣等與問題解決無關(guān)的物品。 每種條件下安排7位被試進(jìn)行實驗,45,,實驗結(jié)果： 控制條件下，7位被試都解決了問題； 功能固著條件下僅43%解決問題； 中性條件下只有14%解決了問題，,46,亞當(dāng)森的驗證 —回形針問題和螺絲錐問題,在每一種實驗中，都有兩種條件：一是有某物體的先前經(jīng)驗的被試；二是沒有這類經(jīng)驗的控制組被試。在每一種條件下分別使用26-29個被試。測量的因變量指標(biāo)有兩個：在20分鐘之內(nèi)能夠解決問題的被試百分率以及被試成功解決問題所花的時間。,47,,實驗結(jié)果： 當(dāng)只使用問題解決的被試百分比作為因變量時，只能在盒子問題上驗證功能固著，86%的控制組被試和41%的功能固著組被試解決了問題。 而另兩個問題由于天花板效應(yīng)，其結(jié)果不可能解釋原先實驗的結(jié)論。,48,,盡管被試都解決了問題但所花的時間有很大差別，被試在控制條件下解決問題要比實驗條件下快得多。 因而，在某一問題有功能固著時，會表現(xiàn)為問題解決速度的變慢，但并不妨礙問題的解決。功能固著在亞當(dāng)森的三個實驗中都得到了驗證。,49,5、言語報告在問題解決研究的運用,但是值得我們注意的是，由于思維及問題解決研究的特殊性，言語報告在這一領(lǐng)域具有很廣泛的應(yīng)用。 其典型的例子為：解答DONALD+GERALD的口語記錄,50,6、問題解決研究的計算機(jī)模擬,早在1956年，NEWELL,SHAW 和SIMONiu成功的編寫了歷史上第一個模擬人解決問題的計算機(jī)程序，這個程序就是“邏輯理論家”，它模擬人證明符號邏輯定理的思維活動。這不僅是世界上第一個成功的人工智能系統(tǒng)，而且是世界上第一個啟發(fā)式計算機(jī)程序，它依據(jù)人解決問題的啟發(fā)法，主要是逆向工作策略來編寫的。,51,“通用問題解決者”,該程序可以成功的用于從定理證明到河內(nèi)塔以及傳教士和野人過河等多種性質(zhì)不同的問題，主要依靠手段目的分析策略而編寫。,52,局限：,1、目前的計算機(jī)模擬都是以心理實驗的口語記錄為依據(jù)的，難以涉及人潛意識下的行為。 2、實際上即使是依據(jù)一個明確的心理學(xué)理論來編寫計算機(jī)程序，也會發(fā)生程序不能運行，必須加以修改； 3、計算機(jī)的操作是以嚴(yán)格的串行方式進(jìn)行的，人的口語記錄也反映出此特點，但人的實際思維活動也許并不如此，這是涉及整個心理學(xué)的一大爭議問題。,53,六、對問題解決能力發(fā)展研究方法的評價,從方法上來說，研究者從問題解決過程入手，通過情境實驗、實物操作實驗、數(shù)字、圖形、語言等材料的實驗，初步解釋了問題解決的過程、策略，以及影響因素。,54,從研究方法上來看，還存在一些有待研究的問題：,首先，綜合性的研究還不多，從多個方面、用多種方法進(jìn)行的研究較少，單一的方法難以解釋整個過程，尤其是年齡偏小的兒童 其次，研究者的理論也是帶有片面性的，如聯(lián)想主義的方法、格式塔的方法，即使是認(rèn)知心理學(xué)方法較為全面，但在設(shè)計具體研究問題時，也會出現(xiàn)以點蓋面的情況。,55,,再次，從提出的問題來看，還是有許多值得研究的，例如解決問題的階段性問題，是否具有普遍性？每個個體在解決問題時，是否采取了同樣的策略？等等。 最后，到目前為止，大量的研究幾乎都是針對結(jié)構(gòu)良好的問題，然而，在日常生活中我們所面臨卻是大量結(jié)構(gòu)不良的問題，這些都值得我們深思。,56,,謝 謝 大 家！,57,